钢筋混凝土的腐蚀机理与防护技术应用

　　摘要：本文简要介绍了硫酸盐及氯离子对钢筋混凝土的腐蚀机理 ,及在腐蚀环境下钢筋混凝土结构的主要防护措施，并以工程实例讲述钢筋混凝土在腐蚀环境下的设计应用，并分析不同防腐蚀措施的经济性能。
　　
　　关键词：腐蚀机理；防护措施；经济性能。
　　
　　1引言。
　　
　　在工程设计中，场地地下水、土常常具有腐蚀性，腐蚀严重影响混凝土结构耐久性、可靠性。在生产建设中的各类建、构筑地基基础常用的结构形式一般为钢筋混凝土结构，这些基础与地下水、土直接接触，建构筑物基础受到腐蚀性水、土的侵蚀，会引起基础混凝土剥落、丧失强度、钢筋锈蚀等现象，从而降低基础的耐久性，直接影响整个结构的使用安全。因此，防腐蚀设计以成为建构筑物基础设计不可缺少的内容。
　　
　　2钢筋混凝土的腐蚀机理。
　　
　　钢筋混凝土的腐蚀分为两部分：一部分是混凝土的腐蚀，另一部分是钢筋的腐蚀。这里主要讲述硫酸盐及氯离子对钢筋混凝土的腐蚀机理。
　　
　　2.1硫酸盐对混凝土的腐蚀机理。
　　
　　混凝土硫酸盐腐蚀的机理是一个非常复杂的物理、化学过程，硫酸盐侵蚀引起的危害包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解，主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物，使其丧失强度。
　　
　　硫酸盐侵蚀的物理作用是指水土中的硫酸根离子通过混凝土孔隙进入混凝土结构中，在没有与混凝土中的组分发生化学反应以前，在干湿循环状态下，外部环境中的硫酸钠吸水发生结晶膨胀。硫酸钠吸水后体积膨胀，一般表现为混凝土表面开裂、强度降低。
　　
　　硫酸盐侵蚀的化学作用是指水土中的硫酸根离子通过混凝土孔隙进入混凝土结构中后与混凝土中的不同组分发生一系列的化学反应，这些化学反应生成的盐类矿物一方面由于吸收了大量水分子而产生体积膨胀导致混凝土的破坏，另一方面也可使水泥中硬化组分溶出或分解，导致混凝土强度和粘结性丧失。
　　
　　2.2氯离子对钢筋的腐蚀机理。
　　
　　水或土对钢筋的腐蚀主要为电化学反应过程。混凝土中钢筋一般处于氢氧化钙提供的碱性环境中，在这种碱性环境中钢筋与氧化性物质作用，作用在金属表面形成一种致密的、覆盖性能良好的、牢固的吸附在金属表面上的钝化膜（水化氧化物 nFe2O3·mH2O），对钢筋有很强的保护能力，防止钢筋进一步锈蚀。相关研究表明钝化膜在高碱性环境中才是稳定的，当钢筋所处环境中pH<9时钝化膜逐渐破坏。Cl-通过混凝土中孔隙到达钢筋表面时，在Cl-作用下包裹钢筋的混凝土环境pH迅速降低，钢筋表面的钝化膜就逐渐破坏，形成“电化学腐蚀电池”,产生电位差。
　　
　　3主要防护措施。
　　
　　3.1基本措施。
　　
　　钢筋混凝土腐蚀破坏的本质是水、土等外界环境下有害离子（诸如氯离子与硫酸根离子）的入侵，使混凝土内部环境改变导致。因此，保证混凝土自身密实完好、保持高碱度和防止有害离子入侵，是钢筋混凝土防腐蚀措施的出发点。基本措施主要是提高混凝土自身的防护能力，如选择低水化热水泥，掺加外加剂、掺合料等提高混凝土的耐久性，增加保护层厚度提高混凝土的腐蚀裕量，避免使用早强水泥和早强剂等。
　　
　　3.2附加措施。
　　
　　在较强的腐蚀环境条件下，仅仅依靠基本措施尚不能达到耐久性要求，必须采取相应的附加措施，附件措施主要指混凝土构件表面的外涂层、覆盖层、隔离层等；采用钢筋阻锈剂，减缓有害离子对的钢筋腐蚀速度，提高钢筋混凝土的耐久性；采用如环氧涂层钢筋、耐蚀钢筋、不锈钢钢筋、镀锌钢筋等特种钢筋，特种钢筋能有效的隔离有害离子渗入与钢筋接触，从而能保护钢筋不受腐蚀；采用阴极保护措施使混凝土内钢筋受到电化学保护，降低及延缓钢筋腐蚀速度。
　　
　　4工程应用。
　　
　　以某项目筏板基础设计为工程实例，分析该项目地基基础的防腐蚀设计。